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太阳能空调技术浅析

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Eva 发表于 2014-7-16 13:24:52 |只看该作者 |倒序浏览

本帖最后由 Eva 于 2014-7-16 13:26 编辑

摘要：太阳能空调是一种新兴的太阳能利用方式，本文对太阳能空调的种类进行了归纳和整理，并对其工作原理进行了分析，最后总结了其技术优势。
　　关键词：太阳能吸收制冷空调原理
　　1.太阳能空调技术的发展与现状
　　70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。太阳能空调技术以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命长等优点引起了世界学者的广泛注意.很早以前，佛罗里达大学的法伯教授就着手于这方面的研究，并投入了实际运行，采用氨吸收式制冷机，冷却水为21℃的井水，据认为制冷系数有0.45左右。
　　在亚洲，香港大学完成了太阳能吸收式空调设计、运行和在香港气候条件下的性能数据。沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能空调，采用溴化锂制冷机进行制冷，并公开了其性能。另外，日本也报道了太阳能供冷方面的研究，该系统由面积32.2平方米的平板集热器，7kW的溴化锂制冷机和2.5立方米的储热水罐组成。数据表明，该系统可提供冬天供热所需的全部能量和夏天典型日内为驱动吸收式制冷机所需的能量的70%。
　　上海交通大学制冷与低温工程研究所在太阳能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一种太阳能供热与制冷联合循环的复合机装置。1998年1月，中科院广州能源研究所研制成功了实用型太阳能空调热水系统，在广州江门市投入运行。其中，制冷用热水温度65℃-75℃，生活势水温度55℃-60℃，采用500平方米高效率平板集热器，一台100kW两级吸收式制冷机可满足超过600平方米的空调负荷。。
　　2.太阳能空调的种类
　　利用太阳能制冷不外有两种方法，一是先实现光一一电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光一一热转换，以热能制冷。前者系统比较简单，但以目前的价格计算，其造价约为后者的3—4倍，因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主。
　　2.1吸收式制冷
　　吸收式制冷技术是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，根据吸收剂的不同，分为氨－水吸收式制冷和溴化锂 - 水吸收式制冷两种。
　　2.2喷射式制冷
　　当蒸汽喷射式制冷机工作时，一定压力的蒸汽通过蒸汽喷射器的喷嘴，在喷嘴出口处得到很高的流速(通常为1000～1200m／s)，并降到很低的压力，于是便将蒸发器抽吸成一定的低压。循环水泵将制冷系统的空调回水送入蒸发器后，进行喷淋。在蒸发器中，部分空调回水在低压下蒸发成水蒸汽。这部分水在汽化时，从未汽化的水中吸收热量，从而使那部分未汽化的水温度降低，成为空调的冷媒水。
　　2.3吸附式制冷
　　吸附式制冷起源于20世纪初瑞典人faraday发现氯化银吸附氨的制冷现象。吸附式制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛 - 水、活性炭 - 甲醇吸附式制冷。
　　3.太阳能空调的工作原理
　　所谓太阳能吸收式空调，就是利用太阳集热器将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行，达到制冷的目的。太阳能吸收式空调系统可以实现夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功能，
　　在夏季，被太阳集热器加热的热水首先进入贮水箱，当热水温度达到一定值时，由贮水箱向吸收式制冷机提供热媒水；从吸收式制冷机流出已降温的热水流回到贮水箱，再由太阳集热器加热成高温热水；吸收式制冷机产生的冷媒水通向空调箱(或风机盘管)，以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅炉补充热量。
　　在冬季，同样先将太阳集热器加热的热水进入贮水箱，当热水温度达到一定值时，由贮水箱直接向空调箱(或风机盘管)提供热水，以达到供热采暖的目的。当太阳能不能满足要求时，也可由辅助锅炉补充热量。
　　在非空调采暖季节，只要将太阳集热器加热的热水直接通向生活用贮水箱中的热交换器，就可将贮水箱中的冷水逐渐加热以供使用。
　　5.太阳能空调的组成部分
　　利用太阳能作为能源的空调装置，一般可以分成三部分
　　一、太阳能集热器。集热器形式多样，性能各异。集热器采用真空管型最多，真空管型最基本的种类有三种：热管式真空集热管 ( 简称热管 ) 、全玻璃真空集热管和直通式真空集热管。热管式真空集热管是继传统平板式真空集热管之后开发出的高科技节能产品，它将热管技术和真空技术融为一体，将太阳能集热器的工作温度从 70 ℃ 提高到 120 ℃ 以上，大大提高了集热器的热性能，是一种温热利用的理想产品。
　　反射镜面：用于将阳光反射到真空管上，以积聚热能。采用抛物面，抛物面的焦线
　　真空管：用于吸收反射镜面反射的阳光，加热管内循环水。真空管外圆为高硼硅玻璃，中心为铜管，铜管上涂有选择型吸收层和翅片，以强化吸热。

　　二、是制冷系统。利用低温热源作为动力的制冷系统不同于压缩式制冷系统，它必须能充分利用低温热源作为动力这一要求，目前以吸收式制冷技术较为成熟。吸收式制冷采用溴化锂 - 水、氨 - 水等作为工质对，有较好的经济性，特别是采用溴化锂 - 水作为工质对，能满足对安全性要求很高的空调装置，是一种较为理想的工质对。
　　三、自动化控制系统。即对装置的各种工作参数进行控制和安全保护的控制系统。以热管为太阳能集热管，溴化锂 - 水为工质对的吸收式制冷空调系统，不管是作为制冷量大的大型空调，还是作为家用空调都有着现实意义和发展前途，特别是目前人们环境保护意识的提高，对环境的要求越来越高，无污染、低能耗、利用太阳能作为动力的空调将会受到人们的青睐。
　　6.太阳能空调技术的优势
　　利用太阳能作为能源的空调系统，它的优势之处在于越是太阳能辐射强烈的时候，环境气温越高，人们的生活越需要空调，此时，太阳能空调的制冷能力就越强。这是人和自然和谐的理想境界。使用太阳能空调的结果，既创造了室内宜人的温度，又能降低大气的环境温度，还减弱了城市中的热岛效应。更为可取的是，既节约了能源，还不使用破坏大气层的氟里昂等有害物质，是名副其实的绿色空调。

　　参考文献
　　[1] 李永光，卢泓泽 . 空气源热回收空调热水机组的研制与实验[J].制冷，2007，26（2）：18-21.
　　[2] 克雷特(Kreith,F.), 张志纯译.太阳能空调工程设计与经济观[M]. 徐氏基金会出版.2005
　　[3]戴永庆.溴化锂吸收式制冷空调技术实用手册[M].机械工业出版社.2003
　　[4]翟晓强，王如竹，吴静怡，代彦军.太阳能吸附式空调系统的运行优化及试验研究.暖通空调，2006，36（7）：1~ 6

空调, 光伏应用